浅谈电能计量设备的发展

摘要:本文结合了笔者的多年工作经验,对当前我国电能计量设备的现状进行了简要的分析,并对其发展方向及应用进行了预测,供同行参考。

关键词:计量设备 标准表 测试电源

现代社会中电能是最主要的能源之一,在工农业生产中已经成为一种不可缺少的动力,现普遍应用于各生产部门和日常生活领域。作为计量计费的工器具电能计量设备在电力系统设备的管理中也就变得越来越重要。

1、电能计量设备现状

1.1 电能表检定装置

国内电能表检定装置从最初的电工式检定装置慢慢发展到电子式检定装置,现在正向集控型和自动流水线式发展。目前市场上主要是电子式检定装置。

电子式装置主要有两种:准全电子式和全电子式。

准全电子式检定装置是指标准表的电压为多量程(60V、100V、220V、380V),电流为单量程(多数为5A),测试电源采取计算机技术和DDS数字波形合成技术可灵活调节输出信号的频率、相位和幅值。测试电源内部采取内附精密电流互感器CT,在给不同的被校表提供不同档位的电流的同时给标准表提供标准的5A电流。目前在国内市场上的校验装置大多都是这一类。

全电子式校验装置是指标准表的电压、电流都为宽量程(30V～500V／lmA～120A),电子源都为大电流、大功率(100A、600W以上),取消了互感器(CT／PT)。

各电测设备厂家又在准电子式、全电子式的基础之上通过控制软件的功能和扩充检定项目又将装置分为普通校验装置和多功能校验装置。

随着电能计量工作由传统的电能表以县、市级的检定机构检定的计量管理方式,也逐步转向以省市级集中招标、集中采购、集中检验、统一配送的管理模式,这种市场需求和管理方式的变革也将带来电能表检定装置和相关管理的变革以适应集中化、大批量的表计检定。这就产生了集控型和自动流水线式校验装置,它采用自动流水线进行表计进料,采用全自动的压紧装置自动压紧电压、电流和信号脉冲线,配以程控装置计量单元,计算机控制,实现电能表的全自动检定作业。

1.2 标准表

标准表分为两类:单量程表和多量程表。这两类都有采用模拟时分割乘法器和数字乘法器的产品。前者主要用于准电子式检定装置和现场校验,后者则多用于工作标准和检定电能表校验装置。

由于随着高精度安装式电能表和电子式表的应用,标准表也在向着高精度、多功能的方向发展。标准表的最高精度能够做到0.0l级,同时还具备有波形显示、谐波分析、基波电能等许多附加功能。0.1级表准表除单相现场校验外已经逐渐成为最低配置,具备电压、电流、功率因数、频率、谐波分析的数字化标准表成为主流。

1.3 测试电源

测试电源作为检定装置信号发生设备,为其提供了激励信号。采用计算机技术和DDS数字波形合成技术的程控测试电源在市场上的占有率很大。随着大量的大电流安装式表应用,对程控测试电源输出功率也有了很高要求。

综观我国国内电能设备市场,在低端市场,国内产品能充分满足市场的需求,在高端产品市场,则与发达国家同类产品的技术水平又存在着一定的差距（如高精度电能标准、高稳定功率源、高准确度数字仪表等方面）,仍不能充分满足国内市场需求,需要靠进口。

2、发展方向及新技术应用

电能计量设备的发展和安装式电能表的发展两者有着密不可分的关系。两者的发展都有对互相的推动作用。

有关统计数据显示,随着电子技术的发展,电子式电能表已成为快速发展的电能计量装置,易于实现高精度等级解决了机械表长期以来难解决的许多问题,这独特的优势得到越来越广泛的应用。随着电力部门对电力政策调整国家逐步推行分时电价政策,传统的机械表现在已经不能够满足市场的需要了,今后会慢慢的被电子表所代替。国内民用电表的市场需求也正悄悄的从机械表向电子表转变。具体表现为从普通的功能型电表向寿命长分时段多功能等等高科技含量和高附加值的电子式电能表的方向转变。受到国内电能表市场的影响,预计将向以下几个方向发展。

2.1 主要技术发展趋势

在近10多年中,数字技术、微电子技术、计算机技术等高新技术得到了迅速发展,这些技术的发展对整个仪器仪表行业的发展具有极大的推动了,为仪器仪表的发展带来了无限活力。

电能计量设备未来预计将会向着智能化、自动化、多功能化、系统化、模件化、多参数、环保型、高可靠性等方向发展。智能化就是要有保护、自诊断、监测、显示等功能;多功能化是指随着电子线路的发展,必须朝着多测量功能方向发展,原来仅能完成一个测量功能的产品现在已不能再适应发展需求了;系统化是指仪表今后不只作为一个简单的器具来使用,而是作为系统的一个模件或一个有机组成部分,将来考虑电能计量设备的发展要从整个系统的角度来考虑;模件化是指体积越来越小,微型化、集成化、互换性强等。

(1)新技术的广泛应用。普遍采用电子设计自动化(EDA)、计算机辅助测试(CAT)、计算机辅助制造(CAM)、专用集成电路(ASlC)、数字信号处理(DSP)及表面贴装技术等。

(2)产品结构发生变化。在重视开发高档仪器的同时,还应注重高新技术和大批量产品的开发和生产。注重系统集成,不仅要着眼于单机,更应注重系统、产品软件化。

(3)产品开发准则发生变化。由原来的技术驱动转变为现在的市场驱动,从过去的一味追求高精尖转为现在的“恰到好处”。开发出一成功产品的规则是:用最短的上市时间;满足大量用户的明确需求;要有完善功能和性能。

(4)嵌入式系统开发和相关技术以其实时性、专用性、可封装性、高可靠性、独立性等相关优势必会在未来的电能计量设备中的到很好应用。

(5)信息技术电测仪器。主要发展电测仪器软件化智能化技术、总线式自动测试技术。

2.2 电测设备发展趋势

尽快为更好的适应市场经济发展以及用电管理的需要,预测电能力量设备的发展将会呈以下态势。

2.2.1 传统计量设备发展态势

(1)电能表检定设备。电流表校验装置在功能测试中,基本上能满足用户的要求,该类产品在做好测试电源、标准表的基础上已没有进一步发展的空间了,只需要降低生产成本、提高产品的制造工艺,开发出模块化、互换性强的产品即可。但基于省市级集中招标、采购、检验、统一配送新的管理模式,电能表校验装置如何适应集中化、大批量的表计检定是电能校验装置是一个新的发展方向。(2)标准电能表。标准电能表将继续努力提高其准确性、可靠性、稳定性、拓宽功率因数、扩充更多的功能以适应使用的需要。同时将解决诸如继续研究谐波功率、对暂态非正弦的信号的能量计量和谐波潮流的测量方法等,在这个过程中将会有一些新的科技成果引用到电能测量设备当中（如小波变换、希尔波特变换、自适应交流采样算法等）。(3)程控测试电源。程控测试电源将会向着高效、稳定、可靠等这些方面发展,高稳定小容量的测试电源和大容量的测试电源将会成为市场的新宠。测试电源在提高效率、输出容量和可靠性的同时,还急需解决的问题有提高电流、电压、相位输出准确度和谐波输出准确度等。

2.2.2 新增计量设备发展态势

(1)目前摆在制造厂家、电力管理部门、计量部门等面前的一个重要问题,就是如何提高电网负荷控制能力以及电能的利用率,提高输变电工作的效率,因此电力负荷分析管理设备将会成为市场需求的一个亮点。(2)在未来的几年内将会形成新的集电能表计电量监测分析、在线监测等功能于一体,自带通信接口的电能计量装置远程在线监控设备的需求。(3)随着大量电能质量在线监控设备的应用,电能质量标准分析等设备也将成为计量标准设备的新的增长点。

3、结语

综上所述,电能计量设备在中低端产品上基本已能满足市场需求,在高端产品市场与发达国家同类产品的技术水平又存在着一定的差距,主要表现在相关的材料、工艺存在较大的障碍。将来的电能计量设备预计将会向着智能化、自动化、多功能化、系统化、模件化、多参数、多功能、高可靠性方向发展,同时为适应计量管理工作的要求将会出现一些新型的产品。

参考文献

[1]张有顺.电能计量基础[M].2版.北京:中国计量出版社,2002．

[2]GB／T11150-2001.电能表检验装置.

[3]JJG307-88.交流电能表.

[4]JJG596-1999.电子式电能表.

[5]DL／614-1997.多功能电能表.